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高压变频调速技术在交通与节能领域的应用
本文作者 不详 摘自 机电之家

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交通运输是能源消耗大户,而铁路运输一直都是我国现代化交通运输体系中最为重要的运输手段。目前我国内燃机车总数为一万两千辆,并且数量还将进一步增加。我们预计2020年将新增约6000台,按照混合动力内燃机车占有率30%计算,混合动力内燃机车市场为1800台。以每台价格3000万元计算,2020年混合动力内燃机车市场将达到五百亿元以上。混合动力内燃机车符合国家能源与环保政策,有助于我国节能减排目标的实现,如果国家出台类似于风力发电的扶持政策,市场还将超过这个数量。

    另一方面全球能源危机和对于温室气体排放的限制给将来我国混合动力机车出口国际市场提供机遇。我国从1992年开始向国外出口干线内燃机车,目前已向世界上十多个国家出口机车大约500余台。随着我国内燃机车出口的增长,我国的混合动力内燃机车将会有良好的国际市场前景。

    混合动力内燃机车涉及了许多关键技术,如动力电池技术、混合动力能量管理技术、交流传动控制技术、混合动力试验平台技术等,这些技术不仅可以应用于混合动力机车,还可以辐射应用于其他领域,如混合动力船舶和混合动力重型车辆等。这些关键技术将会有良好的技术市场。

    3.除了应用在工业拖动领域,交流变频调速技术在交通运输的机车牵引上的应用是个热点,请您谈谈这方面的情况。

    游教授:机车电力牵引技术是铁路运输装备的核心技术。电气铁道从诞生之日起就采用直流电机牵引方式,在相当长的时间里,这种由直流电机牵引的直流调速方式占据着主流。直流电机牵引调速方式有转距和速度容易控制的明显优点,同时也有维护麻烦、电机体积大、重量大等缺点。为了克服直流调速的这些缺点,用交流变频调速取代直流调速一直是世界铁路技术人员的梦想。德国于1971年4月试制成功第1台DE2500型交流调速内燃机车,为机车采用三相交流电机牵引奠定了基础,也为上世纪90年代投入运行的ICE高速列车的交流调速技术奠定了基础。此外,德国的城市轻轨、地铁以及路面电车也已经全面引入了交流调速技术。法国从上世纪70年代末至80年代初,开始大力研发机车交流调速技术。1986年,法国研制成功电流型逆变器控制、交流同步电机牵引的BB2600型电力机车。该电力机车直接为实现高速列车TGV-A的交流调速奠定了基础。日本一开始就以电压型PWM逆变器控制三相交流异步电机作为研发交流调速实用化技术的目标。1982年,日本熊本的路面电车率先实现了交流调速技术的商业化。特别是1992年新干线300系列车交流调速技术的采用,使日本动力分散式高速列车的优点得到充分体现。现在交流调速方式已成为世界各国铁道车辆的主流,德、法等欧洲国家以及日本等铁路先进国家在该领域的技术已经成熟。可以说,是否拥有成熟的交流调速技术,已经成为衡量一个国家铁路技术水平的重要标志。我国在在该领域的产业化现状是:已拥有了成熟的直流调速技术;但还未掌握可以工程化应用的交流调速系统的设计、制造和应用技术;投入营业运行的铁道车辆交流调速系统都只能从国外引进。交流调速技术已成为我国铁路车辆技术发展的最大制约因素。

    目前,我国正处于大力发展高速铁路运输。交流调速技术作为高速动车组电力牵引的核心技术,将有广阔的应用前景。我国的人口、资源、土地、文化传统、城市化进程等决定了大规模客运的长期存在,其中的快速客运需求不可能被高速公路和民航完全满足,铁路必定要在高速客运市场上扮演最重要的角色,我国高速铁路技术市场潜力巨大,可以说是全球最大的高速铁路市场。

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